Este trabalho versa sobre o desenvolvimento de rotinas computacionais para o projeto automático de estruturas de concreto submetidas à protensão aderente e não aderente, conforme recomendações das normas brasileira [NBR6118:2007] e francesa [Règles BPEL 91]. A justificativa da realização deste trabalho vem da crescente utilização da protensão no Brasil, devido principalmente a suas vantagens construtivas, à redução na incidência de fissuras e na dimensão das peças com o emprego eficiente de materiais de maior resistência. Visando contribuir para o desenvolvimento científico nacional, o presente trabalho dá continuidade a uma linha de pesquisa que vem sendo desenvolvida no Programa de Pós- Graduação em Engenharia Civil – PPGEC/UFRGS, a qual foi iniciada com a implementação de um modelo numérico, baseado na formulação do elemento finito do tipo híbrido para pórticos planos, que faz a análise quanto à flexão de seções com protensão aderente e não aderente. A partir deste elemento finito, torna-se possível a utilização de elementos longos, de maneira que um único elemento finito possa ser utilizado para um vão de viga ou pilar, reduzindo, assim, o esforço computacional. O modelo numérico considera a não linearidade geométrica, carregamentos cíclicos e construção composta, levando em conta a concretagem por fases. Relações constitutivas já consolidadas na literatura são empregadas para os materiais, sendo que a cadeia de Maxwell é utilizada para representar o comportamento reológico do concreto e do aço de protensão, respeitando as características de cada material. Realizou-se, ainda, um estudo das variáveis necessárias na implementação do modelo numérico a fim de desenvolver uma interface gráfica amigável com a ajuda do software Microsoft Visual Basic 2008 Express Edition, disponível gratuitamente na internet, facilitando, desta forma, a entrada de dados. As rotinas computacionais implementadas efetuam a verificação dos estados limites de serviço e últimos, complementando o modelo numérico original. São consideradas as situações de protensão completa, limitada e parcial e verificados conforme cada caso, os estados limites de descompressão, de formação e de abertura das fissuras, além dos estados limites últimos finais, no ato da protensão e a verificação do esforço cortante. São apresentadas comparações entre situações de projeto conforme as normas brasileira e francesa, analisando de forma crítica os resultados obtidos. De um modo geral, observou-se que as verificações feitas pela norma francesa apresentaram resultados mais conservadores. Ao longo deste trabalho, buscou-se, como objetivo principal, tornar o programa computacional operacional para a realização de projetos. / This work presents the development of computational algorithms for the automatic design of concrete structures subjected to bonded and unbonded prestressing, according to the Brazilian [NBR6118:2007] and French [Règles BPEL 91] code specifications. The study is justified by the increased use of prestressing in Brazil, due to its many constructive advantages, like reduction in crack incidence and decrease in section dimensions, with the efficient use of higher resistance materials. It is part of a major research developed in the Graduate Program in Civil Engineering - PPGEC/UFRGS, started with the implementation of a numerical model based on the formulation of a hybrid type finite element for prestressed plane frames. Such model, makes possible the use long elements, so that a single finite element can be used for modeling a beam or column, therefore improving computational efficiency. The numerical model considers geometric nonlinearity, cyclic loading and composite construction, allowing different constructive stages. Well established constitutive relations are used for representing material behavior and the Maxwell chain model is used for both concrete and prestressing steel time-dependent responses. A study on the variables needed to implement the numerical model was performed, in order to develop a friendly graphical interface, with the help of Microsoft Visual Basic 2008 Express Edition, a free software that facilitates data acquisition. The implemented computational algorithm performs the verification of the Serviceability Limit States and the Ultimate Limit State, with a view to complementing the original numerical model. Full, partial and limited prestressing situations are considered and checked and, in each case, the Limit State of Decompression, the Limit State of Cracking, the Ultimate Limit State, the final act of prestressing and the Shear Strength are verified. Comparison between design situations according to the Brazilian and French code specifications are presented. In general, it was observed that verifications of the French code were more conservative. This work was focused on the main objective to make the computer program operational for structural design.

O presente trabalho aborda a utilização da protensão não aderente em edifícios residenciais e comerciais de concreto, focando os aspectos referentes às soluções com protensão aderente e não aderente e em concreto armado, para o consumo de materiais, notadamente: concreto, fôrmas e armaduras. São considerados três diferentes sistemas estruturais, sendo estes: laje plana maciça apoiada sobre pilares; laje plana nervurada apoiada sobre pilares e laje nervurada apoiada em vigas faixa protendidas sobre pilares. São apresentados estudos destes casos com a utilização da ferramenta computacional de análise estrutural TQS, a qual é baseada na análise por grelha. São comparados os índices de consumo de materiais para os dois referidos sistemas de protensão, discutindo os limites de sua utilização. Como resultados, o estudo fornece conclusões satisfatórias para utilização da protensão, tanto aderente quanto não aderente, em relação ao concreto armado. Ainda, o sistema de protensão aderente mostrou-se ligeiramente mais econômico, do ponto de vista de consumo de materiais, porém, é um sistema com produtividade inferior às soluções com protensão não aderente, tornando esta última solução, a mais adotada no cotidiano dos escritórios de cálculo de engenharia civil dentre as citadas / The present work deals the use of the prestressed unbonded tendons in residential and commercial concrete buildings, pointing out aspects to the application with bonded and unbonded prestressing and reinforced concrete, regarding the consumption such as concrete, molds and reinforcing steel. Three different structural systems are considered: flat plate and columns; waffle slab and columns and waffle slab (non prestressed) in prestressed strip beams supported by columns. Case studies are presented with the use of the software of structural analysis TQS, which is based on the grillage analogy method. The consumption of materials is compared for the two referred prestressing systems, discussing the limits of their application. Based on the developed analyses, the study supplies satisfactory conclusions for use of the prestressing systems (bonded and unbonded), compared to reinforced concrete systems. With relation to the consumption of materials, the use of bonded tendons is a bit more cost effective, however, with smaller productivity than tendons with prestressed unbonded tendons, being the last one the more usual prestressing systems. Still, the system of prestressed bonded tendons was shown more economical, of the point of view of materials consumption, however, it is a system with inferior productivity to the solutions with prestressed unbonded tendons adopted in civil engineering offices nowadays

As patologias apresentadas por algumas estruturas e a necessidade de aumento da capacidade de carga de outras fizeram com que diversas técnicas fossem desenvolvidas para o reforço de vigas de concreto armado. Uma delas é a incorporação e protensão de cabos externos. O grande diferencial desta técnica quando comparada às demais é o seu caráter ativo. Ou seja, por meio da protensão é possível aplicar forças de forma a diminuir o nível de tensões atuantes sobre a estrutura. Neste trabalho, é apresentado um amplo estado-da-arte sobre este tipo de reforço. São descritas algumas obras realizadas com esta técnica e relatados e analisados alguns ensaios em vigas protendidas com cabos externos. Diversos métodos de cálculo de vigas protendidas com cabos não aderentes são apresentados. É mostrado, também, um procedimento para previsão da forma de ruína de vigas protendidas com cabos externos. Foi feito um estudo experimental, ensaiando-se 3 vigas de concreto armado reforçadas por meio da protensão de cordoalhas engraxadas. Os resultados dos ensaios são analisados e comparados com previsões teóricas feitas a partir dos métodos de cálculo estudados e com resultados de ensaios em vigas reforçadas com outras técnicas. Do estudo realizado, foi possível comprovar os benefícios da protensão não só no que se refere à resistência ao momento fletor, mas também ao esforço cortante. / Many techniques for concrete beams strengthening have been developed along the years. Among them, prestressing of external tendons, which presents a major difference when compared to the others: controlled forces can be applied to reduce undesirable stresses in the structure. This work presents a state-of-the-art review on this technique. Some methods proposed to estimate the flexural capacity of beams prestressed with unbonded tendons are reviewed. It is also shown a procedure to predict the failure mode of the beams. Three reinforced concrete beams were strengthened by prestressing of external strands and tested. Results are analyzed and compared with both theoretical predictions and other test results of beams strengthened by alternative techniques. From the research, the benefits of prestressing on improving the flexural capacity and the shear strength of reinforced concrete beams could be confirmed.

As patologias apresentadas por algumas estruturas e a necessidade de aumento da capacidade de carga de outras fizeram com que diversas técnicas fossem desenvolvidas para o reforço de vigas de concreto armado. Uma delas é a incorporação e protensão de cabos externos. O grande diferencial desta técnica quando comparada às demais é o seu caráter ativo. Ou seja, por meio da protensão é possível aplicar forças de forma a diminuir o nível de tensões atuantes sobre a estrutura. Neste trabalho, é apresentado um amplo estado-da-arte sobre este tipo de reforço. São descritas algumas obras realizadas com esta técnica e relatados e analisados alguns ensaios em vigas protendidas com cabos externos. Diversos métodos de cálculo de vigas protendidas com cabos não aderentes são apresentados. É mostrado, também, um procedimento para previsão da forma de ruína de vigas protendidas com cabos externos. Foi feito um estudo experimental, ensaiando-se 3 vigas de concreto armado reforçadas por meio da protensão de cordoalhas engraxadas. Os resultados dos ensaios são analisados e comparados com previsões teóricas feitas a partir dos métodos de cálculo estudados e com resultados de ensaios em vigas reforçadas com outras técnicas. Do estudo realizado, foi possível comprovar os benefícios da protensão não só no que se refere à resistência ao momento fletor, mas também ao esforço cortante. / Many techniques for concrete beams strengthening have been developed along the years. Among them, prestressing of external tendons, which presents a major difference when compared to the others: controlled forces can be applied to reduce undesirable stresses in the structure. This work presents a state-of-the-art review on this technique. Some methods proposed to estimate the flexural capacity of beams prestressed with unbonded tendons are reviewed. It is also shown a procedure to predict the failure mode of the beams. Three reinforced concrete beams were strengthened by prestressing of external strands and tested. Results are analyzed and compared with both theoretical predictions and other test results of beams strengthened by alternative techniques. From the research, the benefits of prestressing on improving the flexural capacity and the shear strength of reinforced concrete beams could be confirmed.

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<p>If designed and constructed properly, post-tensioned construction can provide improved durability and offers the ability to construct longer span bridges and curved girders. Furthermore, this method of construction has become economically competitive with traditional, pretensioned concrete and steel plate girder bridges. A critical issue, however, has been corrosion of the steel strand. While grouting has been the primary corrosion protection method for the strand, experience has shown that grouting presents its own problems and limitations that compromised the durability and service-life of bridges. As a result, unbonded post-tensioning has gained interest as it eliminates issues with grouting and allows for inspection as well as future strand replacement. The behavior and strength of structures constructed with unbonded post-tensioning, however, is not well understood, especially shear strength. Therefore, the objective of this research investigation is to evaluate the structural performance of prestressed girders containing unbonded tendons with a primary focus on shear strength. The scope of this phase of the research was to develop the means and methods to construct and test girder specimens with multiple design criteria and allow evaluation of multiple test variables. The research developed the materials and procedures to enable the large scale testing program to be developed. Finally, the procedures developed were verified through the construction of the initial set of test specimens and testing of the first shear specimen.</p>

På grund av bostadsbristen de senaste åren har byggbranschen varit tvungen att möta den höga efterfrågan på bostäder. Ett sätt att underlätta det tryck som skapats på grund av den höga efterfrågan är att rekonstruera byggnader avsedda för annan användning än bostäder till bostadshus. Ett problem som har uppstått vid ombyggnation av till exempel ett kontorshus som består av spännarmerade pelardäck, är känsligheten för nya hål som krävs för nya installationer som går igenom de efterspända bjälklagen (bestående av betongplattor). Problematiken består av att håltagningar som vanligtvis är lokaliserade nära pelarna måste göras på ett större avstånd från pelaren på grund av de spännkablar som går över och nära plattans pelaranslutning. Efterspända kablar är normalt sett belägna över plattans pelaranslutning enligt dagens dimensioneringsnormer för att bidra till plattornas genomstansningskapacitet.I detta examensarbete undersöktes det om det finns vetenskapligt stöd för att flytta kablarna till en längre distans från pelaren (än vad normerna rekommenderar) med hänsyn till genomstansningskapaciteten, och därmed förenkla vid en potentiell ombyggnation.Huvudsyftet med arbetet var att med hjälp av en litteraturstudie samt beräkningar jämföra ett experiment som utförts av Ghassem Hassanzadeh och Håkan Sundquist vid KTH 1997- 1998 (som visade att kablar på ett längre avstånd från pelaren ger ett visst bidrag till betongplattans genomstansningskapacitet) med dagens normer samt nyare studier. Dagens dimensioneringsnormer inkluderar inte bidraget till kapaciteten när spännkablarna placeras utanför det så kallade grundkontrollsnittet (området som undersöks vid dimensionering enligt normerna).Ett annat syfte med detta examensarbete var att studera och uppdatera de beräknade resultaten (enligt dåtidens normer) från studien. Denna rapport uppdaterar studien genom att undersöka rådande normernas beräknade resultat samt jämföra med liknande tester från andra forskare. Dimensioneringsnormerna som undersöktes var Eurokod 2, ACI 318 och MC2010Som del av litteraturstudien redovisas även en liknande försökserie från Portugal av A. Pinho Ramos, Valter J.G. Lúcio &amp; Duarte M.V Faria samt en sammanställning av olika försök som genomfördes i Schweiz av Clément T, Ramos A.P, Fernández Ruiz M, Muttoni A. Sammanställning i Schweiz beräknade genomstansningskapaciteten för 74 olika plattor där plattorna från försöket vid KTH finns med. Den här studien tyder på att dagens dimensioneringsnormer har en säkerhetsmarginal vid approximationer (vid både normalfall och vid flytt av kablar), men att det fortfarande saknas tillräckliga belägg för att rättfärdiga en flytt av spännkablar.Rapporten är skriven för CBI Betonginstitutet där G. Hassanzadeh har varit handledare.